Проект церкви утвержден 19 декабря 1915 года. Строительство началось весной 1916 года. Проект разработан Дмитрием Александровичем Вернером. Начатое в 1916 году строительство продолжалось вплоть до 1918 года.

На фронтоне над центральным входом майоликовое панно, изображающее Сергия Радонежского, благословляющего Дмитрия Донского. Панно выполнено с картины Александра Новоскольцева «Святой Сергий благословляет Дмитрия Донского на битву и отпускает с ним двух иноков».

В 1926 году церковь закрыли. В здании храма находились: дом обороны, с 1950-х дом пионеров.

20 сентября 1990 года здание церкви передано верующим, В апреле 1991 года архиеписком Самарский и Сызранский Евсевий вновь освятил церковь в честь преподобного Сергия Радонежского.